Методичка по ЛБ 1-5 ААИ

-1-
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Кафедра теоретической радиотехники
А.А. Илюхин
РАДИОИЗМЕРЕНИЯ
ПОСОБИЕ
к выполнению лабораторных работ № 1, 2, 3, 4, 5
для студентов специальности 201300
всех форм обучения
Москва – 2003
-2-
Данное пособие издается в соответствии с учебным планом для студентов
специальности 201300 всех форм обучения.
Рассмотрено и одобрено на заседаниях кафедры 24.12.02г.. и методического
совета ФАСК 4.02.03. г
-3-
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Измерение напряжений
1. Цель работы.
1.1. Овладеть методами измерения напряжений в цепях электронных схем.
1.2. Получить навыки работы с электронными аналоговым и цифровым
вольтметрами.
1.3. Научиться оценивать погрешности результатов измерений.
2. Подготовка к работе.
2.1. Усвоить теоретический материал «Измерение напряжения и силы тока» по [1]
и «Измерение напряжений» по [2,3].
2.2. Вывести формулу для расчета входного сопротивления вольтметра при
измерении двух напряжений: без последовательно включенного резистора и с
последовательно включенным резистором.
2.3. Вывести формулу для расчета случайной составляющей относительной
погрешности косвенного измерения входного сопротивления вольтметра, используя
формулу, полученную в п.2.2.
2.4. Рассчитать
коэффициенты
амплитуды
и
формы
последовательности
прямоугольных видеоимпульсов с амплитудой Um=1B, длительностью импульсов
 u =0,25 мс и периодом следования Т=1мс, с положительной полярностью.
Определить показания следующих вольтметров при подаче на их вход названного
выше сигнала:
 вольтметр среднеквадратических значений синусоидального напряжения
(детектор пиковый с открытым входом);
 вольтметр среднеквадратических значений синусоидального
напряжения
(детектор пиковый с закрытым входом);
 вольтметр среднеквадратических значений синусоидального напряжения
(детектор средневыпрямленных значений с открытым входом);
 вольтметр среднеквадратических значений синусоидального напряжения
(детектор средневыпрямленных значений с закрытым входом);
-4-
 вольтметр среднеквадратических значений напряжения произвольной формы.
2.5. Изучить принцип действия, назначение основных органов управления,
основные технические характеристики и правила эксплуатации, используя электронные
версии технических описаний следующих приборов:
 микровольтметр среднеквадратических значений напряжения произвольной
формы В3-57;
 прибор комбинированный цифровой Щ4313, в состав которого входит
электронный вольтметр среднеквадратических значений синусоидального напряжения
(детектор средневыпрямленных значений с закрытым входом).
2.6. Ознакомиться с составом лабораторной установки, заданием на лабораторную
работу и усвоить порядок ее выполнения.
3. Контрольно-измерительная аппаратура.
3.1. Микровольтметр В3-57.
3.2. Прибор комбинированный цифровой Щ4313.
3.3. Генератор низкочастотный Г3-109.
3.4. Генератор импульсов Г5-63.
3.5. Генератор высокочастотный Г4-102.
3.6. Осциллограф универсальный С1-65.
3.7. Блок резисторов.
4. Порядок выполнения лабораторной работы.
4.1. Измерение входного сопротивления микровольтметра В3-57 и вольтметра
прибора Щ4313.
4.1.1. Установить, пользуясь органами управления генератора Г3-109, следующие
параметры выходного напряжения: U=0,9 B, F=20 Гц. Установить предел измерений на
микровольтметре В3-57, равный 1В. Подключить микровольтметр к генератору,
произвести отсчет измеряемого напряжения U1. Включить между выходом генератора и
входом вольтметра (последовательно) резистор, сопротивление которого наиболее
близко к паспортному значению входного сопротивления микровольтметра. Произвести
отсчет измеряемого напряжения U2.
Рассчитать входное сопротивление микровольтметра, используя формулу,
полученную при подготовке к лабораторной работе.
-5-
Результаты измерений и расчетов свести в табл.1.
Таблица 1
Тип
Показания
вольтметра вольтметра, В
U1
U2
В3-57
Сопротивление резистора
блока, Мом
Входное сопротивление
вольтметра, Мом
паспортное
измеренное
Щ4313
4.1.2. Измерение входного сопротивления вольтметра прибора Щ4313 произвести
при следующих параметрах выходного напряжения генератора Г3-109: F=45 Гц, U=4В,
установив предел измерений, равный 5 В, по методике, изложенной в п.4.1.1.
Результаты измерений и расчетов свести в табл. 1.
4.1.3. Рассчитать
случайную
составляющую
относительной
погрешности
косвенного измерения входного сопротивления микровольтметра В3-57 и вольтметра
прибора Щ4313, используя данные п.4.1.1, 4.1.2. и формулу, полученную при
подготовке к лабораторной работе при условии, что среднеквадратические отклонения
случайной составляющей относительной погрешности измерения напряжений U1 и U2
 U = U =0,02, а среднеквадратическое отклонение случайной составляющей
равны
1
2
относительной погрешности измерения сопротивления резисторов составляет  R =0,05.
Считать приведенные выше погрешности некоррелированными.
4.2. Исследование влияния частоты сигнала на показания микровольтметра В3-57
и вольтметра прибора Щ4313.
4.2.1. Подключить ко входу микровольтметра В3-57 генератор Г4-102. Установить
предел измерения напряжения на В3-57, равный 1В. Органами управления выходного
напряжения Г4-102 добиться показания В3-57 на частоте 100 кГц, равного 0,8 В.
Изменяя частоту генератора Г4-102 в диапазоне от 0,1 МГц до 10 МГц, произвести
отсчеты напряжений по шкале микровольтметра В3-57. Результаты измерений свести в
табл. 2.
-6-
Таблица 2
f, МГц
В3-57
U, В
f, МГц
Щ4313
U, В
По результатам табл. 2 построить зависимости U(f).
4.2.2. Аналогичные измерения произвести вольтметром прибора Щ4313 на
пределе измерения напряжения, равном 5 В, в диапазоне частот от 0,1 МГц до 0,5 МГц.
Результаты измерений свести в табл.2.
4.3. Исследование зависимости показаний электронных вольтметров от формы
измеряемого напряжения.
4.3.1. Подключить к входам микровольтметра В3-57 и осциллографа С1-65
генератор импульсов Г5-63, на выходе которого получить последовательность
прямоугольных видеоимпульсов с параметрами: амплитуда 1В, длительность импульсов
0,25 мс, период следования 1 мс, полярность положительная, подкорректировать
параметры последовательности импульсов, используя осциллограф. Установить предел
измерения напряжения на В3-57 равным 1 В. Результат измерения занести в табл. 3.
Таблица 3
Тип вольтметра
среднеквадратических
значений
Щ4313
среднеквадратических
значений синусоидального
напряжения
В3-57
Тип детектора
Показания вольтметра
среднеквадратических
значений
средневыпрямленных
значений с закрытым
входом
-7-
4.3.2. Аналогичное
измерение
произвести
вольтметром
прибора
Щ4313,
установив предел измерения напряжения равным 0,5 В. Результат измерения занести в
табл.3. Сравнить показания вольтметров (табл.3) с результатами расчетов (п.2.4).
4.4. Поверка стрелочного микровольтметра В3-57 по цифровому Щ4313 методом
сличения.
Подключить оба вольтметра к генератору Г3-109. Настроить генератор на частоту
1 кГц. Установить предел измерения напряжения у В3-57 и Щ4313 соответственно 3 В и
5 В. Поверку провести в точке 2 В на установленном пределе стрелочного
микровольтметра В3-57. Для этого плавно изменять выходное напряжение генератора со
стороны меньших значений от 1 В до получения 2 В по стрелочному микровольтметру
(«ход вверх»). Измерить это напряжение прибором Щ4313. Проделать эти операции 10
раз.
Аналогично получить данные для «хода вниз», начиная со значения 3 В до 2 В.
Результаты свести в табл.4.
Таблица 4
Показания
вольтметров
Оценка
Среднее
систематич.
Погрешность
значение
погрешности
единичных погрешности поверяемого
измерений
измерений
вольтметра
Поверя Образ вв, В  вн,  вв, В  вн, В
емого, цового, В
В ход ход ход
ход ход
ход
вверхвниз вверх вниз вверх вниз

 с, В
Оценка
среднекв.
отклонения
случайной Оценка
погрешности вариаповеряемого ции
вольтметра

 , В
Рассчитать оценки погрешностей поверяемого микровольтметра В3-57:
 оценка систематической погрешности определяется по формуле:
^
B, В
-8-
1
ˆ C  (  BB   BH ),
2
где

1 n
  BB  n   BBi
i 1

n
,
 BH  1   BHi

n i 1
n=10;
 оценка среднеквадратического отклонения случайной погрешности определяется по
формуле:
n
ˆ  
 (
i 1
n
  BB )   ( BHi   BH ) 2
2
BBi
i 1
2n  1
 оценка вариации определяется по формуле:
^
B   BB   BH .
5. Содержание отчета.
5.1. Результаты расчетов, проведенных при подготовке к работе.
;
-9-
5.2. Таблицы с результатами измерений и расчетов, проведенных по ним.
5.3. Анализ результатов эксперимента и выводы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Метрология и электро/радиоизмерения в телекоммуникационных системах. Под ред.
проф. В.И.Нефедова. – М.: Высшая школа, 2001.
2. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. - М: Энергия, 1975.
3. Мирский Г.Я. Электронные измерения. - М: Радио и связь, 1986.
- 10 -
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Поверка генератора высокой частоты
1. Цель работы.
1.1. Изучение принципа действия измерительного генератора высокой частоты.
1.2. Приобретение практических навыков работы с генераторами типа Г4-102 и
поверки прибора по ряду параметров.
2. Подготовка к работе.
2.1. Усвоить теоретический материал «Измерительные генераторы» по [1] и
«Измерительные генераторы высоких частот» по [2,3].
2.2. Рассчитать амплитуду напряжения выходного сигнала генератора высокой
частоты на нагрузке 30 Ом, если выходное сопротивление генератора 50 Ом, а
показание внутреннего отсчетного устройства соответствует 1 мВ (действующее
значение).
2.3. Изучить принцип действия, структурную схему, технические характеристики
и назначение основных органов управления исследуемого генератора, используя
электронную версию технического описания.
2.4. Ознакомиться с составом лабораторной установки, заданием на лабораторную
работу и усвоить порядок ее выполнения.
3. Контрольно-измерительная аппаратура.
3.1. Генератор высокочастотный Г4-102.
3.2. Электронный частотомер Ч3-38.
3.3. Осциллограф универсальный С1-65.
3.4. Анализатор спектра С4-25.
3.5. Милливольтметр В3-56.
4. Порядок выполнения лабораторной работы.
4.1. Измерение значений граничных частот поддиапазонов и определение запаса
по частоте на краях поддиапазонов.
- 11 -
Подключить к выходу «V» генератора Г4-102 через 50-омную нагрузку
частотомер Ч3-38. Измерение граничных частот и запаса по частоте произвести в 1-6
поддиапазонах генератора. Результаты измерений свести в табл.5.
Таблица 5
Значение граничных Величина
Поддиапазон
частот, МГц
запаса по
частоте,
МГц
fmin
fmax
Величина Паспортное
запаса по
значение
частоте, % запаса по
частоте, %
4.2. Измерение основной погрешности установки частоты.
Схема соединений приборов такая же, как в п.4.1.
Измерения проводить в 1-6 поддиапазонах не менее, чем на трех частотах
каждого поддиапазона. Результаты измерений свести в табл.6.
Таблица 6
Поддиапазон
Значение
частот fном,
МГц
Значение частот
fизм, МГц
f1ном f2ном f3ном f1изм f2изм f3изм
Погрешность
f 
f1
f ном  f изм
100%
f изм
f2
f3
Паспортное
значение
погрешности
f, %
4.3. Измерение погрешности установки опорного напряжения.
Подключить к выходу «V» генератора Г4-102 через 50-омную нагрузку
милливольтметр
В3-56,
установить
аттенюатор
генератора
в
положение,
соответствующее выходному напряжению Uном=5105 мкВ. Измерение погрешности
установки опорного напряжения произвести не менее, чем в 3 точках одного из
поддиапазонов. Результаты свести в табл.7.
- 12 -
Таблица 7
Частота, МГц
Измеренное
напряжение Uизм, В
Погрешность
Паспортное
U
значение
u  20lg ном , дБ погрешности  , дБ
u
U изм
4.4. Измерение коэффициента гармоник выходного сигнала.
Подключить к выходу «V» генератора Г4-102 через 50-омную нагрузку
анализатор
спектра
С4-25.
С
помощью
ручек
спектроанализатора
«ОТСЧЕТ
АМПЛИТУД ДБ» измерить амплитуды второй, третьей и четвертой гармоник
относительно первой гармоники не менее, чем на трех частотах диапазона. Результаты
измерений свести в табл.8.
Таблица 8
Частота,
МГц
Измеренные значения Измеренные значения Паспортное
относительных
коэффициентов
значение
амплитуд гармоник, дБ
гармоник, дБ
коэффициента
Um2 отн Um3 отн Um4 отн Кf2
Кf3
Кf4 гармоник Кf, дБ
4.5. Определение основной погрешности установленного коэффициента глубины
амплитудной модуляции.
Подключить к выходу «V» генератора Г4-102 осциллограф С1-65, с помощью
которого измерять коэффициент глубины модуляции не менее, чем на трех частотах
диапазона генератора и не менее, чем на пяти значениях глубины модуляции, включая
точки 10, 80. Результаты свести в табл.9.
- 13 -
Таблица 9
Измеренные
Погрешность
значения
коэффициента
Частота, МГц
коэффициента
глубины
глубины
амплитудной
амплитудной
модуляции
модуляции, Мизм, % М=Мном-Мизм, %
Паспортное
значение
погрешности
коэффициента
глубины
амплитудной
модуляции М, %
5. Содержание отчета.
5.1. Расчеты, проведенные при подготовке к работе.
5.2. Таблицы с данными измерений и расчетов.
5.3. Анализ результатов эксперимента и расчетов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Метрология и электро/радиоизмерения в телекоммуникационных системах.
/Под ред проф. В.И.Нефедова. – М.: Высшая школа, 2001.
2.
Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. - М.: Энергия, 1975.
3.
Мирский Г.Я. Электронные измерения. - М.: Радио и связь, 1986.
- 14 -
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Исследование формы напряжения сигналов
электронно-лучевым осциллографом.
1. Цель работы.
1.1. Изучение принципа действия электронно-лучевого осциллографа.
1.2. Приобретение практических навыков работы с осциллографами типа
С1-65.
2. Подготовка к работе.
2.1. Усвоить теоретический материал «Исследование формы и параметров
сигнала» по [1] и «Исследование формы напряжения» по [2,3].
2.2. Нарисовать осциллограмму колебания, если на вход осциллографа подается
синусоидальный сигнал с частотой 125 кГц, а длительность прямого хода развертки 20
мкс.
2.3. Определить
относительную
погрешность
воспроизведения
амплитуды
импульсов на экране осциллографа, если он имеет входное сопротивление 1 Мом, а
генератор
импульсов,
подключаемый
к
осциллографу,
имеет выходное
сопротивление 50 кОм.
2.4. Изучить принцип действия, назначение органов управления, основные
технические характеристики и инструкцию по эксплуатации электронно-лучевого
осциллографа С1-65, используя электронную версия технического описания.
2.5. Ознакомиться с составом лабораторной установки, заданием на лабораторную
работу и усвоить порядок ее выполнения.
3. Контрольно-измерительная аппаратура.
3.1. Электронно-лучевой осциллограф С1-65.
3.2. Генератор низкочастотный Г3-33.
3.3. Генератор импульсов Г5-54.
4. Порядок выполнения лабораторной работы.
4.1. Калибровка осциллографа.
- 15 -
Включить осциллограф в сеть и провести все необходимые операции согласно
инструкции по эксплуатации.
4.2. Наблюдение на экране осциллографа кривой напряжения низкочастотного
синусоидального сигнала, измерение амплитуды и периода этого сигнала.
Подключить к выходу генератора Г3-33 вход канала Y осциллографа
.
Получить на выходе генератора синусоидальное напряжение с параметрами
U=1 В, F =1 кГц, пользуясь отсчетными устройствами генератора. Получить на экране
устойчивое изображение одного периода исследуемого напряжения при внутренней
синхронизации. Измерить амплитуду и период этого напряжения в делениях
масштабной сетки на экране ЭЛТ. Зарисовать в масштабе полученное изображение (по
осям отложить деления масштабной сетки), указав значения коэффициентов развертки
и отклонения, при которых получено изображение. Рассчитать и сравнить измеренные
параметры сигнала с установленными на генераторе.
Не меняя параметров сигнала генератора, получить устойчивое изображение двух,
а затем пяти периодов синусоидального напряжения. Зарисовать осциллограммы, указав
коэффициенты развертки и отклонения, при которых они получены. Сделать
заключение о влиянии коэффициента развертки на вид осциллограммы.
4.3. Наблюдение на экране осциллографа импульсных сигналов, измерение их
параметров.
Подключить вход канала Y осциллографа к выходу основных импульсов
генератора Г5-54. Выставить на генераторе Г5-54 следующие параметры импульсной
последовательности: амплитуда 2 В, длительность импульсов 50 мкс, частота
повторения 10 кГц, полярность положительная. Проделать те же опыты, что и в п.4.2.
Уменьшить длительность импульсов до 1 мкс, остальные параметры оставить
прежними. Получить устойчивое изображение в режиме внутренней синхронизации.
Изменяя коэффициент развертки, добиться того, чтобы ширина изображения импульса
составляла
примерно
половину
длины
масштабной
сетки
экрана.
Измерить
длительности импульса (на уровне 0,5 Um), фронта и среза, амплитуду. Зарисовать
осциллограмму.
Перейти к режиму внешней синхронизации. Для этого соединить гнездо
ВНЕШ.ВХОД X внешней синхронизации осциллографа с выходом синхронизирующих
- 16 -
импульсов генератора Г5-54. Установить на генераторе временной сдвиг между
основным и синхронизирующим импульсами, равный 1мкс. Получить устойчивое
изображение импульса. Зарисовать осциллограмму и сравнить ее с осциллограммой
импульса, полученной в режиме внутренней синхронизации. Измерить временной
интервал от момента начала развертки до начала импульса и сравнить с временным
сдвигом, установленным на генераторе Г5-54.
5. Содержание отчета.
5.1. Расчеты, проведенные при подготовке к работе.
5.2. Осциллограммы и результаты измерений.
5.3. Анализ результатов эксперимента и выводы по работе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Метрология и электро/радиоизмерения в телекоммуникационных системах.
Под ред. проф. В.И.Нефедова. – М.: Высшая школа, 2001.
2. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. - М.: Энергия, 1975.
3. Мирский Г.Я. Электронные измерения. - М.: Радио и связь, 1986.
- 17 -
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Измерение частоты и интервалов времени
1.
Цель работы
1.1. Овладеть основными методами измерения частоты и
интервалов времени.
1.2. Получить навыки работы с частотно-измерительной
литературой.
1.3. Научиться оценивать погрешности результатов измерений.
2.
Подготовка к работе
2.1. Усвоить
теоретический материал «Измерение частоты и интервалов
времени» по [1] и «Измерение интервалов времени и фазовых сдвигов», «Измерение
частоты» по [2].
2.2. Изучить принцип действия, назначение основных органов
управления,
частотомера
Ч3-38,
основные
технические
ознакомится
с
характеристики
инструкцией
по
электронно-счетного
эксплуатации,
используя
электронную версию технического описания частотомера.
2.3. Усвоить программу и порядок выполнения лабораторной работы.
3.
Контрольно-измерительная аппаратура.
3.1 Генераторы низкочастотные Г3-104 и Г3-56/1.
3.2. Частотомер электронно-счетный Ч3-38.
3.3. Осциллограф С1-48.
4. Порядок выполнения работы.
4.1. Измерить частоту выходного напряжения измерительного генератора Г3-56/1
методом интерференционных фигур, установив частоту генератора Г3-56/1 равной 0,6
кГц.
В качестве образцового использовать генератор Г3-104, на котором установить
частоту 0,6 кГц.
Схема соединений приборов представлена на рис. 1.
- 18 -
ГЕНЕРАТОР
Г3-56/1
ОСЦИЛЛОГРАФ
С1-48
У
ГЕНЕРАТОР
Г3-104
Х
Рис.1. Схема соединений приборов при измерении частоты методом
интерференционных фигур
Перестраивая частоту генератора Г3-56/1 около первоначально установленного
значения частоты, добиться почти неподвижной фигуры Лиссажу на экране
осциллографа. Определить количество точек пересечения полученной фигуры с
горизонтальной и вертикальной осями координатной сетки осциллографа. Рассчитать
значение частоты выходного напряжения генератора Г3-56/1.
Проделать аналогичные операции на следующих частотах генератора Г3-56/1: 0,3;
0,2; 0,4; 1,2; 1,8; 0,9 кГц.
Результаты наблюдений и расчетов занести в табл.10.
Таблица 10
Частота образцового
генератора Г3-104
f обр., кГц.
Вид осциллограммы
Частота, измеренная с использованием
осциллограммы
f изм ., ., кГц.
4.2. Измерить частоту выходного напряжения измерительного генератора Г3-56/1
методом дискретного счета, используя частотомер Ч3-38 и установив частоты
генератора Г3-56/1: 1,5; 5; 50; 150 кГц; напряжение генератора 1 В.
Время измерения на частотомере установить равным 1 с.
- 19 -
Результаты измерений занести в табл. 11.
4.3. Измерить частоту выходного напряжения измерительного генератора Г3-56/1
методом дискретного счета, используя частотомер Ч3-38 в режиме «Отношение частот
FБ/ FА» и установив частоты генератора Г3-56/1: 3, 5, 6, 10, 15, 20 кГц.
Таблица 11
Частота , установленная по отсчетному
устройству
измерительного
генератора Г3-56/1
f y , кГц
Частота,
измеренная
частотоме-ром
f изм. , кГц
Абсолютная погрешность
градуировки шкалы
отсчетного устройства
измерительного генератора
Г3-56/1
Относительная погрешность градуировки шкалы
 

f изм.
 100,%
= f y  f изм. , кГц
В качестве образцовой использовать частоту генератора Г3-104 fобр.=30 кГц,
которую вначале необходимо проконтролировать частотомером. Выходное напряжение
генераторов установить равным 1 В, время измерения на частотомере установить
равным 0,1 с.
Результат измерений и расчетов свести в табл. 12.
Таблица 12
Частота ,
устанавливаемая по
отчетному устройству
измерительного
генератора
Г3-56/1 f y , кГц.
Расчетное
отношение
частот
f обр.
n
fy
Измеренное
отношение
частот
f обр
nизм. 
f изм.
Относительная
погрешность
градуировки шкалы
измерительного
генератора Г3-56/1

nизм
 1 100,%
n
Измеренное значение
частоты
n
f изм. 
 fy,
nизм.
кГц.
- 20 -
4.4. Измерить частоту выходного напряжения измерительного генератора Г3-56/1
косвенным методом с использованием прямого измерения периода с помощью
осциллографа, установив частоты: 1, 5, 10, 40 кГц; напряжение генератора 1 В.
Коэффициент
развертки
осциллографа
устанавливать
таким,
чтобы
осциллограмма одного колебания напряжения генератора занимала большую часть
экрана осциллографа.
Результаты измерений расчетов свести в табл. 13.
Таблица 13
Частота
измерительного
генератора
Г3-56/1, измеренная с
помощью частотомера
ч
f изм
., , кГц.
Период колебаний
измерительного
генератора
Г3-56/1, измеренный
осциллографом
0 , мс.
Т изм
.
Частота
измерительного
генератора
Г3-56/1, рассчитанная
по периоду
0  1 , кГц.
f изм
.
0
Т изм
.
Относительная погрешность
измерения частоты с
использованием
осциллографа
ч  f0
f изм
.
изм.

 100%
ч
f изм.
4.5. Измерить период колебаний выходного напряжения измерительного
генератора Г3-56/1 методом дискретного счета, используя частотомер Ч3-38 и установив
частоты генератора: 1 и 5 кГц; напряжение генератора 1 В, для трех случаев:
-
метки времени – 10 мкс;
множитель периода – 1;
-
метки времени – 1 мкс;
множитель периода – 1,
-
метки времени – 1 мкс,
множитель периода – 10.
Результаты измерений свести в табл. 14.
- 21 -
Таблица 14
Частота,
установленная
по отсчетному
устройству
генератора
Г3-56/1 f y ,
кГц.
Период
колебаний
генератора
Г3-56/1,
рассчитанный по
установленной
частоте T y , мс.
Период колебаний генератора, измеренный
частотомером Tизм. , мс.
1 сл.
2 сл.
3 сл.
4.6. Установить частоту измерительного генератора Г3-56/1 2 кГц, напряжение –
1 В. Измерить ее частотомером 20 раз при времени измерения 1 сек. Повторить опыт
при времени измерения 10 сек. Не меняя настройки измерительного генератора,
замерить частотомером период колебаний генератора Г3-56/1 при цене меток времени
0,1 мкс и множителе периода 104 (записать показания частотомера полностью). По
периоду колебаний рассчитать частоту и принять ее значение за действительное.
Вычислить наибольшую абсолютную погрешность дискретности при каждом значении
временных «ворот», а также относительные погрешности дискретности измерения
частоты.
Результаты измерений и расчетов свести в табл. 15.
5. Содержание отчета
5.1. Схема соединений измерительных приборов.
5.2. Таблицы с данными измерений и расчетов.
5.3. Анализ результатов эксперимента и расчетов, выводы.
- 22 -
Таблица 15
Прямые измерения частоты
Показания
частотомера
f , кГц.
Наибольшая
абсолютная
погрешность
дискретности
, кГц.
Результат
Дейст-
прямого
вительное
измерения
значение
Наибольшая
периода
частоты
 
Т д , мкc
fд 
Относительная погрешность
дискретности
1
,
Tд
При усреднении

100,
fд
результатов измере-
%
 
ний
f ср.  f д.
 100 %
f д.
кГц.
1
10
1
10
1
10
1
10
сек
сек
сек
сек
сек.
сек
сек.
сек
.
ЛИТЕРАТУРА
1. Метрология и электро/радиоизмерения в телекоммуникационных системах.
Под ред. проф. В.И. Нефедова.-М.: Высшая школа, 2001.
2. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения.-М.: Энергия, 1975.
- 23 -
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
Изучение методов измерения полных сопротивлений,
емкостей и индуктивностей.
1. Цель работы.
1.1.Овладеть
основными
методами
измерения
полных
сопротивлений,
емкостей и индуктивностей.
1.2.Получить навыки работы с приборами, предназначенными для измерения
полных сопротивлений, емкостей и индуктивностей.
1.3.Научиться оценивать погрешности результатов измерений.
2. Подготовка к работе.
2.1.Усвоить
теоретический
материал
«Измерение
параметров
цепей
с
сосредоточенными и распределенными постоянными» по [1], «Измерение параметров
компонентов схем с сосредоточенными постоянными» по [2], «Измерение параметров
компонентов цепей с сосредоточенными постоянными и характеристик СВЧ трактов»
по [3].
2.2.Изучить принцип действия, назначение основных органов управления и
основные технические характеристики приборов, используемых в лабораторной работе,
используя электронные версии их технических описаний.
2.3.Усвоить порядок выполнения лабораторной работы
3. Контрольно-измерительная аппаратура.
3.1.Цифровой комбинированный прибор
Щ 4313.
3.2.Измеритель индуктивности и емкости высокочастотный
3.3.Измеритель полных сопротивлений
Е 7-9.
ВМ 507.
4. Порядок выполнения лабораторной работы.
4.1.Измерить с помощью прибора
Щ 4313 сопротивление постоянному току
всех резисторов в лабораторном блоке. Определить отклонения сопротивлений
указанных резисторов от номинала. Результаты измерений свести в табл. 16.
- 24 -
Таблица 16
Номинал
резистора
R, Ом
Измеренное
значение Rизм.,
Ом
Абсолютное
отклонение
 = R – Rизм.,
Ом
Относительное
отклонение
 
Примечание

,%
R.изм
51
620
5100
100000
Отклонение сопротивлений от номинала не должно превышать 5%. В графе
«Примечание» сделать пометки, соответствующие пригодности рассматриваемых
резисторов.
4.2. Измерить с помощью прибора Е7-9 индуктивность катушек. Определить
отклонение от номинала. Измерить те же индуктивности прибором ВМ 507. Определить
погрешность измерения индуктивности катушек прибором ВМ 507 методом сравнения.
В качестве образцового использовать прибор Е7-9.
4.2.1.
Измерение
индуктивности
катушек
с
помощью
прибора
Е7-9
осуществляется следующим образом:
-
замкнуть клеммы Lx;
-
установить переключатель С1 и отсчетные устройства конденсаторов С2 и
С3 на нуль;
-
поставить переключатель МНОЖИТЕЛЬ К в положение 0,1;
-
добиться
ручкой
НАЧ.УСТ.
нулевых
биений
(нулевым
биениям
соответствует момент погасания светового индикатора);
-
снять закорачивающую пластину и к клеммам Lx подключить измеряемую
индуктивность. Добиться нулевых биений вращением ручек отсчетных устройств
конденсаторов С2 (грубая настройка) и С3 (точная настройка) по часовой стрелке.
Измеряемая величина индуктивности Lx в мкГн определяется по формуле:
Lx = К  (С2 + С3),
где К – множитель поддиапазонов (0,01; 0,1; 1; 10; 100).
- 25 -
4.2.2. Измерение индуктивности катушек с помощью прибора ВМ 507
осуществляется следующим образом:
откалибровать прибор (нажать на кнопку ГРАД. 1 кОм выбрать предел 3
-
кОм, установить частоту 1 кГц, ручкой ГРАДУИРОВАНИЕ Z установить значение Z=1
кОм, ручкой ноль  установить значение =0, отжать кнопку ГРАД. 1 кОм);
-
подключить к клеммам Х, У измеряемую индуктивность;
-
пользуясь таблицей, приведенной на лицевой панели прибора, выбрать
подходящий предел измерения индуктивности из трех нижних строк, переключателем и
ручкой ЧАСТОТА установить частоту, соответствующую выбранной строке, в
соответствии с выбранным пределом измерения индуктивности переключателями , к
установить диапазон Z, указанный в верхней строке таблицы, при этом во второй сверху
строке указывается используемая при измерении шкала индикатора Z, причем предел
этой шкалы равен выбранному пределу измерения индуктивности.
Результаты свести в табл. 17.
Таблица 17
Номинал
индуктивности
L, мкГн
Измеренное
Относительное
Измеренное
Относительная
значение
отклонение
значение
погрешность измерения
индуктивности индуктивности от индуктивности
L.изм.1  L.изм.2
,


прибором
номинала
прибором
L.изм.1
Е7-9
ВМ 507
L  L.изм.1


,
L.изм.2,
Lизм.1, мкГн
%
L.изм1
мкГн
%
8
10
15
4.3. Измерить с помощью Е7-9 емкость конденсаторов. Определить отклонение
от номинала. Измерить емкость этих конденсаторов приборов ВМ 507. Определить
погрешность измерения емкости конденсаторов прибором ВМ 507 методом сравнения.
В качестве образцового прибора использовать прибор Е7-9.
4.3.1.
Измерение
емкости
конденсаторов
осуществляется следующим образом:
-
включить кнопку ИЗМЕР.С;
с
помощью
прибора
Е7-9
- 26 -
-
установить на нуль отсчетные устройства конденсаторов С2 и С3 и
переключатель С1;
-
настроиться ручкой НАЧ.УСТ. на нулевые биения по световому
индикатору (при разомкнутых клеммах Сх);
-
подключить измеряемую емкость к клеммам Сх и произвести вторичную
настройку на нулевые биения, пользуясь переключателем С1 и отсчетными
устройствами конденсаторов С2 и С3. Измеряемая емкость Сх в пФ
определяется по формуле:
Сх = С1 + С2 + С3.
4.3.2. Измерение емкости конденсаторов с помощью прибора ВМ 507
осуществляется по методике, приведенной в п.4.2.2.
Результаты свести в табл. 18.
Таблица 18
Номинал
емкости
конденсатора
С, пФ
Измеренное
значение
емкости
прибором Е7-9
Сизм.1, пФ
Относительное
отклонение
емкости от
номинала

С  Сизм.1
Сизм.1
,
Измеренное
значение
емкости
прибором
ВМ 507
Сизм.2, пФ
Относительная погрешность
измерения

Сизм.1  Сизм.2
Сизм.1
,
%
%
390
1600
2000
4.4. Измерить с помощью прибора ВМ 507 модуль Z и аргумент
 полного
сопротивления резистора R=3 МОм на частотах 50, 100, 200, 300, 400 кГц. Измерить
сопротивление постоянному току этого резистора с помощью прибора Щ4313.
Измерение модуля и аргумента полного сопротивления резистора R=3 Мом на
указанных частотах осуществляется следующим образом:
- 27 -
-
подключить резистор к клеммам Х, У;
-
с помощью переключателя и ручки ЧАСТОТА установить необходимое
значение частоты;
-
переключателями , к установить предел измерения сопротивления,
равный 3000 кОм;
-
при измерении модуля полного сопротивления использовать третью сверху
шкалу индикатора Z;
-
отчет аргумента полного сопротивления производить по индикатору .
Результаты свести в табл. 19.
Таблица 19
Номинал
резистора
R, МОм
Измеренное сопротивление
постоянному току
Rизм., МОм
Модуль и аргумент полного сопротивления резистора
f, кГц
Z, МОм
, град
3
50
100
200
300
4.5. Измерить с помощью прибора ВМ 507 модуль Z и аргумент
400
 полного
сопротивления катушки индуктивности L=8 мкГн на частотах 50, 100, 150, 200 кГц.
Измерение модуля и аргумента полного сопротивления катушки индуктивности на
указанных частотах осуществляется следующим образом:
-
подключить катушку к клеммам Х, У;
-
с помощью переключателя и ручки ЧАСТОТА установить необходимое
значение
частоты;
переключателями
,
к
установить
предел
измерения
сопротивления, равный 10 Ом;
-
при измерении модуля полного сопротивления использовать верхнюю
шкалу индикатора Z;
-
отсчет аргумента полного сопротивления производить по индикатору .
Результаты свести в таблицу 20.
- 28 -
Таблица 20
f, кГц
Z, Ом
, град.
50
100
150
200
5. Содержание отчета.
5.1. Таблицы с данными измерений и расчетов.
5.2. Анализ результатов измерений и расчетов.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Метрология
и
электро/радиоизмерения
в
телекоммуникационных
системах. Под ред. проф. В.И. Нефедова. – М. : Высшая школа, 2001.
2.
Мирский Г.Я. Радио электронные измерения. – М.: Энергия 1975.
3.
Мирский Г.Я. Электронные измерение. - М : Радио и связь, 1986.